Лихтенко - Теплотехнический расчет ограждающих конструкций гражданских зданий. Методические указания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра архитектуры
Е.В.ЛИХНЕНКО
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом
государственным образовательным учреждением высшего профессионального
образования - «Оренбургский государственный университет»
Оренбург 2003
ББК 38.5 38.113я73
Л 65
УДК624.01:621.1(075)
Рецензент
доктор технических наук, профессор А.Ф. Колиниченко
Лихненко Е.В.
^ ^^ Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
гражданских зданий: Методические указания. -Оренбург: ГОУ
ОГУ, 2003 - 26 с.
Методические указания посвящены правилам и порядку подбора
ограждающих конструкций гражданских зданий по теплотехническим
показателям. Расчет основан на соблюдении санитарно-гигиенических
условий и условий энергосбережения.
Рассмотрены примеры подбора ограждающих конструкций.
Методические указания рекомендуются студентам специальностей
290100; 290200; 290300 очной формы обучения.
ББК 38.5 38.113я73
Лихненко Е.В. 2003
ГОУ ОГУ, 2003
Введение
От теплотехнических качества наружных ограждений зданий зависит:
- благоприятный микроклимат зданий, то есть обеспечение температуры
и влажности воздуха в помещении не ниже нормативных требований;
- количество тепла, теряемого зданием в зимнее время;
- температура внутренней поверхности ограждения, гарантирующая от
образования на ней конденсата;
- влажностный режим ограждения, влияющий на теплозащитные
качества ограждения и его долговечность.
Создание микроклимата внутри помещения обеспечивается за счет:
- соответствующей толщины ограждающей конструкции;
- мощности систем отопления, вентиляции или кондиционирования.
Методика теплотехнического расчета основана на том, что оптимальная
толщина ограждающей конструкции находится исходя из:
- климатических показателей района строительства;
- санитарно-гигиенических и комфортных условий эксплуатации зданий
и помещений;
- условий энергосбережения.
Методика теплотехнического расчета заключается в определении
экономически целесообразного сопротивления теплопередаче наружной
ограждающей конструкции.
При этом сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции
должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче.
В методических указаниях рассматривается расчет однородных и
многослойных конструкций.
1 Определение конструкции наружного ограждения здания
Согласно задания на курсовое проектирование, зная район строительства
принять и обосновать принятую конструкцию ограждения. Разобраться с
данным типом ограждающих конструкций по учебнику или пособию (смотри
рекомендуемую литературу к курсовому проекту).
В зависимости от района строительства может применяться однородная
(однослойная) или многослойная ограждающая конструкция.
Так, в районах с жарким, сухим климатом, с положительной
температурой в зимний период по 121 возможно применение в наружных
стеновых конструкциях:
- однородной каменной кладки;
- облегченной (трехслойной) каменной кладки с утеплителем из:
а) керамзитового гравия;
б) шлака;
в) легкого поризованного бетона;
г) шлакоблоков, газопеноблоков.
В панельном домостроении предусмотрено применение одно- или
двухслойных панелей. Второй наружный слой железобетонной конструкции
выполняется из легкого поризованного бетона. Соединяются отдельные слои
конструкции гибкими связями. Наружный теплоизоляционный слой требует
обязательной фактурной отделки высококачественной штукатуркой или
керамической фасадной плиткой.
В районах с холодным, влажным климатом по 121 в качестве стеновых
ограждений применяются многослойные конструкции с высокоэффективным
теплоизоляционным слоем. Располагаться теплоизоляционный слой должен
внутри конструкции. Такое расположение материала обеспечивает его
максимальную эффективность.
Допускается расположение теплоизоляционного материала снаружи
здания (по фасаду) или внутри помещения только при его реконструкции /3/.
В качестве теплоизоляционного материала применяют:
- жесткие и полужесткие минераловатные плиты;
- пенополистирол (литой и плитный);
- пенопласт (литой и плитный);
- пенополиуретан.
Обеспечение санитарно-гигиенических и комфортных условий
эксплуатации зданий означает то, что принятая конструкция ограждений
должна обеспечить необходимую температуру и влажность воздуха, согласно
СНиП для данного вида зданий.
Условия энергосбережения выполняются в том случае, если принятая
конструкция стен и покрытия позволяет при меньших энергозатратах
(уменьшение температуры теплоносителя с 90 до 60...70 °С) обеспечить в
здании необходимую (согласно СНиП) температуру и влажность воздуха, т.е.
обеспечить оптимальный микроклимат в здании.
2 Определение сопротивления теплонередаче ограждающих
конструкций
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций
Ro следует принимать не менее требуемых значений Ro^, определяемых исходя
из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле (1) и условий
энергосбережения по таблице 1.
В таблице 1 приведены минимальные значения сопротивления
теплопередаче для зданий, строительство которых предполагается после 1
января 2000 года согласно /1/.
Таблица 1
конструкций
Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих
Здания и помещения
1
Жилые, лечебно-
профилактические и
детские учреждения.
школы, интернаты
Общественные,
кроме указанных
выше.
административные и
бытовые, за
исключением
помещений с
влажным или мокрым
режимом
Производственные с
сухим и
нормальными
режимами
Примечание - Промеж^
ГрадуСО-
сутки
отопитель
ного
периода.
°Ссут
2
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
'точные знач
Приведенное
стен
3
2Д
2,8
3,5
4,2
4,9
5,6
1,6
2,4
3,0
3,6
4,2
4,8
1,4
1,8
2,2
2,6
3,0
3,4
ения Ro^
сопротивление теплопередаче
ограждающих конструкций не менее Ro ,
покрытий
и

перекрытий над
проездам
и
4
3,2
4,2
5,2
6,2
7,2
8,2
2,4
3,2
4,0
4,8
5,6
6,4
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
' следует ощ
м^°С/Вт
перекрытий
чердачных.
над
холодными

подпольями и
подвалами
5
2,8
3,7
4,6
5,5
6,4
7,3
2,0
2,7
3,4
4,1
4,8
5,5
1,4
1,8
2,2
2,6
3,0
3,4
)еделять интер
окон и

балконных
дверей
6
0,30
0,45
0,60
0,70
0,75
0,80
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
)поляцией
фонарей
7
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
055
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций,
отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяем по
формуле:
Ro
тр
At" ¦ а
(1)
где п - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения
наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному
воздуху по таблице 3;
1в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая
согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий
и сооружений;
1н - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней
температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92,
приложение А;
At" - нормативный температурный перепад между температурой
внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей
конструкции, принимаемый по таблице 2;
а^ - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих
конструкций, принимаемый по таблице 4.
Примечание - требуемое сопротивление теплопередаче R^,^ дверей и
окон должно быть не менее 0,6 R^^ стен зданий и сооружений, определяемого
по формуле (1).
Таблица 2 - Значение нормируемого температурного перепада по /1/
Здания и помещения
1
1 Жилые,
лечебно-профилактические и детские
учреждения, школы, интернаты
2 Общественные, кроме
указанных в П.1,
административные и бытовые, за
исключением помещений с влажным
или мокрым режимом
3 Производственные с сухим и
нормальным режимами
Нормируемый температурный перепад
AtH,°C, для
наружных
стен
2
4,0
4,5
(tn-tp), но не
более 7
покрытий и
чердачных
перекрытий
3
3,0
4,0
0,8(tB-tp), но не
более 6
перекрытий
над проездами,
подвалами и
подпольями
4
2,0
2,5
2,5
Продолжение таблицы 2
1
4 Производственные и другие
помещения с влажным или
мокрым режимом
5 Производственные здания со
значительными избытками
явного тепла (более 23 Вт/м)
2
(tB-tp)
12
3
0,8(tB-tp)
12
4
2,5
2,5
Обозначения, принятые в таблице 2:
tg- то же, что в формуле (1);
tp- температура точки росы, °С, при расчетной температуре и относительной
влажности внутреннего воздуха, принимаемым по ГОСТ 12.1.005-88, СПиП
2.04.05-91 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений
Таблица 3 - Значение коэффициента п по /1/
Ограждающие конструкции
1
1 Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые
наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из
штучных материалов) и над проездами; перекрытия над
холодными (без ограждающих стенок) подпольями в
Северной строительно-климатической зоне
2 Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с
наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из
рулонных материалов); перекрытия над холодными (с
ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами
в Северной строительно-климатической зоне
3 Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми
проемами в стенах
4 Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых
проемов в стенах, расположенные выше уровня земли
5 Перекрытия над неотапливаемыми техническими
подпольями, расположенными ниже уровня земли
Коэффициент
п
2
1
0,9
0,75
0,6
0,4
Таблица 4 - Значение коэффициента теплоотдачи по 1X1
Внутренняя поверхность ограждающих конструкций
1
1 Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими
ребрами при отнощении высоты h ребер к расстоянию а
между гранями соседних ребер — < 0,3
2 Потолков с выступающими ребрами при отнощении ребер
->о,з
2
3 Зенитных фонарей
Коэффициент
теплоотдачи
а^, Вт/(м °С)
2
8,7
7,6
9,9
Примечание - коэффициент теплоотдачи а^ внутренней поверхности
ограждающих конструкций живодноводческих и птицеводческих зданий
следует принимать в соответствии со СПиП 2.10.03-84
Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по
формуле:
ГСОП = (tB -1
от.пер.
)z,
«т.пер ,
(2)
где 1в - то же, что в формуле (1);
t
от.пер.-
средняя температура отопительного периода, °С;
отопительного
^от.пер - продолжительность отопительного периода, сут., со
среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по приложению А.
Термическое сопротивление R, (м °С)/Вт, слоя многослойной
конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции
определяем по формуле:
R
6_
(3)
где 5 - толщина слоя, м;
/I-расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, с учетом
условий эксплуатации ограждающих конструкций, Вт/ (м °С), принимаемый
по приложению Г.
Для определения условий эксплуатации ограждающих конструкций (А и
Б) необходимо:
- по приложению Б определить зону влажности района строительства;
- по таблице 5 определить влажностный режим помещений.
Таблица 5 - Определение влажностного режима помещений
Режим
1
Сухой
Нормальный
Влажный
Мокрый
Влажность внутреннего воздуха, %,
при температуре
до 12 °С
2
До 60
Св.60 до 75
Св.75
-
св. 12
до 24 °С
3
До 50
Св.50 до 60
Св.60 до 75
Св.75
св. 24 °С
4
До 40
Св.40 до 50
Св.50 до 60
Св.60
По приложению В определить условия эксплуатации ограждающих
конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зон
влажности.
Сопротивление теплопередаче R^, (м °С)/Вт, ограждающей конструкции
следует определять по формуле:
Ro= — + К+-
сс„ а.,
(4)
где а^ - то же, что в формуле (1);
Rk - термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м °С)/Вт,
определяемое:
- для однородной (однослойной) по формуле (3);
- для многослойно...